Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9105:2011 quy định phương pháp xác định phần khối lượng của urani và tỉ lệ nguyên tử oxy-trên - urani có trong siêu tỉ lượng của urani điôxít (UO2+X) bột và viên. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
TIÊU CHUẤN QUỐC GIA TCVN 9105:2011 ISO 12795:2004 CÔNG NGHỆ NHIÊN LIỆU HẠT NHÂN - URANI ĐIÔXIT BỘT VÀ VIÊN - XÁC ĐỊNH URANI VÀ TỶ LỆ OXY/URANI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG CĨ HIỆU CHÍNH VỀ TẠP CHẤT Nuclear fuel technology — Uranium dioxide powder and pellets — Determination of uranium and oxygen/uranium ratio by gravimetric method with impurity correction Lời nói đầu TCVN 9105:2011 hồn tồn tương đương với ISO 12795:2004; TCVN 9105:2011 Ban kỹ thuật Tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 85 Năng lượng hạt nhân biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Cơng nghệ cơng bố CƠNG NGHỆ NHIÊN LIỆU HẠT NHÂN - URANI ĐIÔXIT BỘT VÀ VIÊN - XÁC ĐỊNH URANI VÀ TỶ LỆ OXY/URANI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG CĨ HIỆU CHÍNH VỀ TẠP CHẤT Nuclear fuel technology — Uranium dioxide powder and pellets — Determination of uranium and oxygen/uranium ratio by gravimetric method with impurity correction Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định phần khối lượng urani tỉ lệ nguyên tử oxy-trên - urani có siêu tỉ lượng urani điơxít (UO 2+X) bột viên Tiêu chuẩn sử dụng để xác định phần khối lượng U tỉ lệ O/U cấp/mức độ hạt nhân/ ngun tử urani điơxít Độ xác độ chụm phương pháp cho 8.2 đúng, tổng lượng tạp chất mẫu không vượt giá trị đưa 8.2 Khi xác định phần khối lượng U tỉ lệ O/U phải thực việc hiệu tạp chất, tổng lượng tạp chất dạng ơxít vượt q 500 g gam mẫu Có thể bỏ qua ảnh hưởng tạp chất tỉ lệ O/U nhỏ 0,0005 Các tạp chất không bay phải xác định kỹ thuật phù hợp, việc hiệu phải áp dụng Nếu tổng hàm lượng tạp chất không bay dạng xít lớn 500 g gam mẫu, độ chụm toàn phần phương pháp phụ thuộc vào độ xác phép đo tạp chất Nếu khơng hiệu tạp chất bỏ độ làm giàu mẫu mô tả 8.1.1 Các số liệu độ chụm độ xác so với 8.2 Ngun tắc Đối với tỉ lượng urani điơxít, tỷ lệ oxy - - urani tính bằng tỷ lệ nguyên tử (O/U) 2000 Trong phương pháp này, cân mẫu urani điôxit dạng bột dạng viên bị oxy hóa cách nung nóng khơng khí với điều kiện kiểm sốt nhiệt độ chặt chẽ Sản phẩm cuối làm lạnh xuống nhiệt độ phòng cân lại Theo điều kiện mô tả, tỉ lượng mẫu U3O8 tạo Điều phải xác nhận thực nghiệm thông qua độ chụm phương pháp hóa học xác định urani sản phẩm cuối trình thiêu kết (Tài liệu tham khảo [1], [2], [3]) sử dụng chất chuẩn phù hợp Việc kiểm định áp dụng chất phân tích Điều khơng có nghĩa U3O8 phải phân tích hóa học xác định tỷ lệ-U/O Nếu nhiệt độ lò nung kiểm tra cách thường xuyên, việc kiểm định yêu cầu có thay đổi dạng chất mẫu phân tích 3 Phản ứng UO2+x + (1 – 1,5 X)O2 U3O8 Thuốc thử 4.1 Dung dịch axit nitric loãng (HNO3), cách trộn dung dịch axit nitric đậm đặc [C (HNO 3) = 14 mol /I, (HNO3) = 1,40 g / ml nước khử ion theo tỉ lệ 1:1 thể tích (xem TCVN 4851 (ISO 3696)) Thiết bị, dụng cụ 5.1 Lò nung 1, kiểm sốt nhiệt độ lên đến 550 °C 5.2 Lò nung 2, kiểm sốt nhiệt độ lên đến 950 °C 5.3 Chén nung platin, tích từ 10 cm3 đến 20 cm3 5.4 Máy hút ẩm, hút ẩm 5.5 Cân phân tích, có khả cân xác đến 0,1 mg tốt Lấy mẫu mẫu Mẫu đại diện phòng thí nghiệm phải lấy từ lơ mẫu cần phân tích Nếu cần thiết, phải có biện pháp phòng ngừa để ngăn chặn q trình oxy hóa mẫu trình lấy mẫu Những biện pháp phòng ngừa q trình làm ơxy cách thổi khí nitơ lấy mẫu, lưu trữ mẫu mơi trường khí nitơ chai đựng mẫu kín, v.v Các biện pháp phòng ngừa phải thiết lập phòng thí nghiệm phân tích Các biện pháp phòng ngừa chủ yếu phụ thuộc vào phản ứng urani điơxít khơng khí độ xác cần thiết việc xác định U O/U Quy trình 7.1 Hiệu chuẩn 7.1.1 Chương trình nhiệt độ Chương trình nhiệt độ lò nung phải kiểm tra định kỳ cách sử dụng cặp nhiệt điện 7.1.2 Mẫu chuẩn Việc thực tiêu chuẩn phải kiểm định mẫu chuẩn biết phần khối lượng U (ví dụ tiêu chuẩn CBNM EC số 110) 7.2 Xác định 7.2.1 Làm chén nung Thiêu kết chén nung trống không khí lò nung (5.2) nhiệt độ khoảng 900 ° C 7.2.2 Làm nguội chén nung Lấy chén nung khỏi lò nung đặt bình hút ẩm Thời gian làm nguội không 45 Các chén nung nóng phải thao tác kẹp 7.2.3 Cân chén nung Cân chén nung trống với cân xác đến 0.5 mg tốt 7.2.4 Khối lượng mẫu Thêm g mẫu dạng bột g dạng viên mẫu cân xác đến 0,5 mg tốt Ghi lại khối lượng tinh m1 7.2.5 Thiêu kết trước (sơ bộ) Đối với dạng viên, thiêu kết chén nung kim loại cộng với mẫu khơng khí lò nung (5.1) 500 °C ± 50 °C h (đối với mẫu bột bỏ qua bước này, q trình thiêu kết trước khơng cần thiết) 7.2.6 Thiêu kết Thiêu kết chén nung kim loại cộng với mẫu khơng khí lò nung (5.2) 900 °C ± 50 °C h 7.2.7 Làm nguội mẫu Lấy chén nung khỏi lò nung đặt bình hút ẩm Thời gian làm nguội khơng vượt 20 7.2.8 Khối lượng cuối Cân chén nung cân xác đến 0,5 mg tốt Lặp lại 7.2.6 7.2.7, liên tục có khối lượng mẫu chén nung không đổi nằm độ chụm phép đo Ghi lại khối lượng tinh m2 7.2.9 Thải bỏ Thải bỏ U3O8 vật chứa thích hợp 7.2.10 Làm Làm chén nung cách nung nóng axit nitric lỗng (4.1) đến nhiệt độ gần sơi, lượng dư U3O8 bị hòa tan hoàn toàn Rửa kỹ nước khử ion Trình bày biểu thị kết 8.1 Phương pháp tính cơng thức tính Tính phần khối lượng urani tỉ lệ O/ U có hiệu tạp chất 8.1.1 Phần khối lượng urani WU 100 Fs ( m2 m1w1 ) C m1 Trong Wu phần khối lượng urani, tính theo phần trăm; m1 khối lượng mẫu ban đầu, tính gam; m2 khối lượng mẫu, tính gam, sau q trình oxy hóa; W1 phần khối lượng tất tạp chất khơng bay có dạng oxit U 3O8; Fs hệ số tỉ lượng đùng để chuyển đổi khối lượng tính theo gam U 3O8 sang khối lượng tính theo gam U Fs phải tính cho độ làm giàu mơ tả 8.1.1.1 kiểm định thông qua độ chụm phương pháp xác định U Đối với urani tự nhiên, F s 0,848 0; C hiệu cho phần khối lượng nguyên tố tạp chất không bay hơi, mà khơng phân tích, tính phần trăm Giá trị phần khối lượng điển hình C 0,003% hàm lượng urani Con số thiết lập cho kiểu trình chế tạo UO bột viên 8.1.1.1 Tính tốn hệ số tỉ lượng, Fs FS AU AU AO AU khối lượng nguyên tử tương đối urani; AO khối lượng nguyên tử tương đối oxy = 15,999 AU tính theo công thức 100 WU N AU AU = N N WU-N phần khối lượng tính phần trăm, đồng vị N; AU-N khối lượng nguyên tử tương đối đồng vị N; N = đồng vị urani (234, 235, 236, 238) Đồng vị N Khối lượng nguyên tử tương đối AU-N 234 234,040 235 235,043 236 236,045 238 238,050 235 238 Các đồng vị urani khác với U U bỏ qua nhiên liệu urani khơng tái chế, chúng đóng góp khơng đáng kể vào khối lượng nguyên tử tương đối U 8.1.1.2 Tính phần khối lượng tạp chất wl ci g i 10 đố wl phần khối lượng tạp chất, tính phần trăm; ci nồng độ nguyên tố i, tính micro gam gam U 3O8, gi hệ số chuyển đổi khối lượng Bảng 8.1.2 Tỷ lệ O/U O/U = (100 000 w U w V w H O wM ) AU AO wU Trong wU xác định 8.1.1; AU AO xác định 8.1.1.1; wV phần khối lượng hợp chất dễ bay hơi, tính phần trăm; w H 2O phần khối lượng độ ẩm mẫu ban đầu, tính phần trăm; wM phần khối lượng tổng tạp chất kim loại dạng oxit, tính theo phần trăm Bảng - Hệ số chuyển đổi khối lượng tạp chất khơng bay Dạng chất có tạp chất Hệ số chuyển đổi gi Ag Ag 1,00 AI AI2O3 1,89 Am AmO2 1,13 B B2O3 3,22 Ba BaO 1,12 Be BeO 2,78 Bi Bi2O3 1,11 Ca CaO 1,40 Cd Cd 1,00 Co CoO 1,27 Cr Cr2O3 1,46 Cu Cu 1,00 Fe Fe3O4 1,38 K K2O 1,21 Mg MgO 1,66 Mn Mn3O4 1,39 Na Na2O 1,35 Ni Ni2O3 1,40 P P2O5 2,29 Pb PbO 1,07 Nguyên tố đất M2O3 1,16 Sb Sb2O3 1,20 Si SiO2 2,14 Sn SnO 1,13 Ta Ta2O5 1,22 Th ThO2 1,14 Ti TiO2 1,67 V V2O5 1,78 W WO3 1,26 Zn ZnO 1,24 Zr ZrO2 1,35 8.2 Độ xác độ chụm 8.2.1 Urani Đối với UO2 dạng bột mức tạp chất tối đa lên đến 4000 g gam vật liệu thiêu kết, UO2 dạng viên mức độ tạp chất tối đa lên đến 300 g gam vật liệu thiêu kết, độ chụm phương pháp ± 0,02 % tính phần khối lượng tuyệt đối U, độ xác ± 0,03 % tính phần khối lượng tuyệt đối U, hai số có giá trị cấp sigma 8.2.2 Tỷ lệ O/U Đối với UO2 dạng bột với tỷ lệ O / U từ 2,06 đến 2,15, độ chụm phương pháp cho ± 0,005 U giá trị tuyệt đối cấp sigma Độ xác < ± 0,008 giá trị tuyệt đối cấp sigma Đối với UO2 dạng viên tổng số tạp chất không bay 300 g gam vật liệu thiêu kết, độ chụm phương pháp cho ± 0,002 (tính theo giá trị tuyệt đối) độ xác xác định ± 0,003 (tính theo giá trị tuyệt đối) cấp sigma Báo cáo thử nghiệm Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm thông tin sau đây: a) xác định mẫu; b) phương pháp sử dụng tham chiếu theo tiêu chuẩn này; c) trình bày biểu thị kết quả; d) đặc điểm bất thường phải ghi nhận thời gian thử nghiệm; e) trình vận hành khơng tính đến tiêu chuẩn này, coi tùy chọn THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 4851 (ISO 3696) Nước dùng để phân tích phòng thí nghiệm u cầu kỹ thuật phương pháp thử [2] VITA, O.A TRIVISONNO, C.F„ VVALKER, C.R An Improved Titrimetric Method for the Precise Determination of Uranium, Goodyear Atomic Corp., Portsmouth Ohio 1962 (GAT-471) [3] PETIT, G.S and KLEINBERGER, C.A Preparation of Stoichiometric U3O8, USAEC Document K- 1424, AERDB, 1960 [4] ISO 99891, Determination of uranium in uranium dioxide powder and pellets — Iron (II) sulfate reduction/ potassium dichromate oxidation titrimetric method ISO 9989 hủy thay ISO 7097 ... trình 7.1 Hiệu chuẩn 7.1.1 Chương trình nhiệt độ Chương trình nhiệt độ lò nung phải kiểm tra định kỳ cách sử dụng cặp nhiệt điện 7.1.2 Mẫu chuẩn Việc thực tiêu chuẩn phải kiểm định mẫu chuẩn biết... sử dụng tham chiếu theo tiêu chuẩn này; c) trình bày biểu thị kết quả; d) đặc điểm bất thường phải ghi nhận thời gian thử nghiệm; e) q trình vận hành khơng tính đến tiêu chuẩn này, coi tùy chọn... điện 7.1.2 Mẫu chuẩn Việc thực tiêu chuẩn phải kiểm định mẫu chuẩn biết phần khối lượng U (ví dụ tiêu chuẩn CBNM EC số 110) 7.2 Xác định 7.2.1 Làm chén nung Thiêu kết chén nung trống khơng khí lò